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.10 工程科学学报,第44卷,第X期 可以很好地利用MOFs结构可控且多样的特点, in gas-sensing devices.Acta Mater,2013,61(3):974 得到具有所需要结构、孔隙、形态的目标物质作 [7]Zhao M T,Yuan K,Wang Y,et al.Metal-organic frameworks as 为传感材料.因此,将MOFs应用于VOCs化学电 selectivity regulators for hydrogenation reactions.Narure,2016, 阻传感器对于VOCs传感器的发展具有深远意义. 539(7627):76 然而,应用MOF材料的电阻传感器仍然面对 [8]Zhou H C,Kitagawa S.Metal-organic frameworks (MOFs).Chem 许多问题,也存在着许多发展方向: Soc Rev,2014,43(16):5415 (1)为了进一步发展MOFs材料在化学电阻传 [9] Zou X Y,Chen M,Cao X Q,et al.Review of application of MOF materials for removal of environmental pollutants from water(I ) 感器中的应用,MOFs的合成方法和性能有待进一 步优化.目前很多MOFs的合成方法过于复杂,合 Chin J Eng,2020,42(3):289 成时间过长;另外很多MOFs的稳定性不够,在面 (邹星云,陈明,曹晓强,等.MOF材料在水环境污染物去除方面 的应用现状及发展趋势(I).工程科学学报,2020,42(3):289) 对复杂的监测环境与湿度状态下骨架会发生衰变 [10]Fei HH,Paw UL,Rogow D L,et al.Synthesis,characterization, 甚至破坏;此外目前高导电性MOFs的合成虽然 and catalytic application of a cationic metal-organic framework: 取得了重大突破,但目前导电性MOFs的数量仍 Ag2(4,4'-bipy(O;SCH2CHSO:).Chem Mater,2010,22(6): 然较少,相关传感器的数量也较少.因此在保证 2027 MOF孔隙状况和骨架结构的情况下,选择合适的 [11]Koo W T,Jang J S.Kim I D.Metal-organic frameworks for 金属离子和配体加之合理的合成方法 chemiresistive sensors.Chem,2019,5(8):1938 (2)将MOFs组装成2D与3D架构对于其与 [12]Zhang L T,Zhou Y,Han S T.The role of metal-organic 电子设备结合至关重要,在此基础上发展出了一 frameworks in electronic sensors.Angewandte Chemie Int Ed, 系列物理与化学方法.其中,物理方法(包括滴注 2021,60(28):15192 法和液相外延法等)虽然简单快速,但是很难保持 [13]Campbell M,Dinca M.Metal-organic frameworks as active 其在基地上的强附着:化学方法(如原位合成法 materials in electronic sensor devices.Sensors,2017,17(5):1108 等)虽然附着能力强,但是化学方法也存在如合成 [14]Zhai Z Y,Zhang XL.Li C J.Research progress of metal organic 时间长、合成条件比较特殊、对基材有要求等问 framework (MOFsVfiber materials used in resistive gas sensors. 题.因此,既能适应不同类型的MOFs,又适用于电 Chin J Eng,.2020,42(9):1096 子设备的高质量MOFs膜合成的简便方法仍然有 (翟振字,张秀玲,李从举.金属有机骨架(MOFs)/纤维材料用于 待于开发和研究 电阻式气体传感器的研究进展.工程科学学报,2020,42(9): 1096) 参考文献 [15]Kirchon A,Feng L,Drake H F,et al.From fundamentals to [1]Barea E,Montoro C.Navarro J A R.Toxic gas removal- applications:A toolbox for robust and multifunctional MOF metal-organic frameworks for the capture and degradation of toxic materials.Chem Soc Rev,2018,47(23):8611 gases and vapours.Chem Soc Rev,2014,43(16):5419 [16]Smith M K,Mirica K A.Self-organized frameworks on textiles [2]Wang H.Lustig W P.Li J.Sensing and capture of toxic and (SOFT):Conductive fabrics for simultaneous sensing,capture,and hazardous gases and vapors by metal-organic frameworks.Chem filtration of gases.JAm Chem Soc,2017,139(46):16759 Soc Rev,2018,47(13):4729 [17]Campbell M G,Liu S F,Swager T M,et al.Chemiresistive sensor [3]Zhu Q,Zhang Y M.Hu C Y,et al.Progress of research on arrays from conductive 2D metal-organic frameworks.J Am Chem modified oxide semiconductor gas sensor.J Funct Mater,2014, Soc,2015,137(43)13780 45(17):17017 [18]Wu AQ,Wang WQ.Zhan H B,et al.Layer-by-layer assembled (朱琴,张裕敏,胡昌义,等.氧化物半导体气敏传感器的改性研 dual-ligand conductive MOF nano-films with modulated 究进展.功能材料,2014,45(17):17017) chemiresistive sensitivity and selectivity.Nano Res,2021,14(2): [4]Zang X N,Zhou Q,Chang J,et al.Graphene and carbon nanotube 438 (CNT)in MEMS/NEMS applications.Microelectron Eng,2015, [19]Yao M S,Lv X J,Fu Z H,et al.Layer-by-layer assembled 132:192 conductive metal-organic framework nanofilms for room- [5]Choi S J,Kim I D.Recent developments in 2D nanomaterials for temperature chemiresistive sensing.Angewandte Chemie Int Ed, chemiresistive-type gas sensors.Electron Mater Lett,2018,14(3) 2017,56(52:16510 221 [20]Hu N,Yang Z,Wang Y,et al.Ultrafast and sensitive room [6]Kim I D,Rothschild A,Tuller H L.Advances and new directions temperature NH3 gas sensors based on chemically reduced可以很好地利用 MOFs 结构可控且多样的特点, 得到具有所需要结构、孔隙、形态的目标物质作 为传感材料. 因此,将 MOFs 应用于 VOCs 化学电 阻传感器对于 VOCs 传感器的发展具有深远意义. 然而,应用 MOF 材料的电阻传感器仍然面对 许多问题,也存在着许多发展方向: (1)为了进一步发展 MOFs 材料在化学电阻传 感器中的应用,MOFs 的合成方法和性能有待进一 步优化. 目前很多 MOFs 的合成方法过于复杂,合 成时间过长;另外很多 MOFs 的稳定性不够,在面 对复杂的监测环境与湿度状态下骨架会发生衰变 甚至破坏;此外目前高导电性 MOFs 的合成虽然 取得了重大突破,但目前导电性 MOFs 的数量仍 然较少,相关传感器的数量也较少. 因此在保证 MOF 孔隙状况和骨架结构的情况下,选择合适的 金属离子和配体加之合理的合成方法. (2)将 MOFs 组装成 2D 与 3D 架构对于其与 电子设备结合至关重要,在此基础上发展出了一 系列物理与化学方法. 其中,物理方法(包括滴注 法和液相外延法等)虽然简单快速,但是很难保持 其在基地上的强附着;化学方法(如原位合成法 等)虽然附着能力强,但是化学方法也存在如合成 时间长、合成条件比较特殊、对基材有要求等问 题. 因此,既能适应不同类型的 MOFs,又适用于电 子设备的高质量 MOFs 膜合成的简便方法仍然有 待于开发和研究. 参    考    文    献 Barea  E,  Montoro  C,  Navarro  J  A  R.  Toxic  gas  removal – metal–organic frameworks for the capture and degradation of toxic gases and vapours. Chem Soc Rev, 2014, 43(16): 5419 [1] Wang  H,  Lustig  W  P,  Li  J.  Sensing  and  capture  of  toxic  and hazardous gases and vapors by metal–organic frameworks. Chem Soc Rev, 2018, 47(13): 4729 [2] Zhu  Q,  Zhang  Y  M,  Hu  C  Y,  et  al.  Progress  of  research  on modified  oxide  semiconductor  gas  sensor. J Funct Mater,  2014, 45(17): 17017 (朱琴, 张裕敏, 胡昌义, 等. 氧化物半导体气敏传感器的改性研 究进展. 功能材料, 2014, 45(17):17017) [3] Zang X N, Zhou Q, Chang J, et al. Graphene and carbon nanotube (CNT)  in  MEMS/NEMS  applications. Microelectron Eng,  2015, 132: 192 [4] Choi S J, Kim I D. Recent developments in 2D nanomaterials for chemiresistive-type gas sensors. Electron Mater Lett, 2018, 14(3): 221 [5] [6] Kim I D, Rothschild A, Tuller H L. Advances and new directions in gas-sensing devices. Acta Mater, 2013, 61(3): 974 Zhao M T, Yuan K, Wang Y, et al. Metal–organic frameworks as selectivity  regulators  for  hydrogenation  reactions. Nature,  2016, 539(7627): 76 [7] Zhou H C, Kitagawa S. Metal-organic frameworks (MOFs). Chem Soc Rev, 2014, 43(16): 5415 [8] Zou X Y, Chen M, Cao X Q, et al. Review of application of MOF materials for removal of environmental pollutants from water(Ⅰ). Chin J Eng, 2020, 42(3): 289 (邹星云, 陈明, 曹晓强, 等. MOF材料在水环境污染物去除方面 的应用现状及发展趋势(Ⅰ). 工程科学学报, 2020, 42(3):289) [9] Fei H H, Paw U L, Rogow D L, et al. Synthesis, characterization, and  catalytic  application  of  a  cationic  metal–organic  framework: Ag2 (4,  4'-bipy)2 (O3SCH2CH2SO3 ). Chem Mater,  2010,  22(6): 2027 [10] Koo  W  T,  Jang  J  S,  Kim  I  D.  Metal-organic  frameworks  for chemiresistive sensors. Chem, 2019, 5(8): 1938 [11] Zhang  L  T,  Zhou  Y,  Han  S  T.  The  role  of  metal-organic frameworks  in  electronic  sensors. Angewandte Chemie Int Ed, 2021, 60(28): 15192 [12] Campbell  M,  Dincă  M.  Metal–organic  frameworks  as  active materials in electronic sensor devices. Sensors, 2017, 17(5): 1108 [13] Zhai Z Y, Zhang X L, Li C J. Research progress of metal organic framework  (MOFs)/fiber  materials  used  in  resistive  gas  sensors. Chin J Eng, 2020, 42(9): 1096 (翟振宇, 张秀玲, 李从举. 金属有机骨架(MOFs)/纤维材料用于 电阻式气体传感器的研究进展. 工程科学学报, 2020, 42(9): 1096) [14] Kirchon  A,  Feng  L,  Drake  H  F,  et  al.  From  fundamentals  to applications:  A  toolbox  for  robust  and  multifunctional  MOF materials. Chem Soc Rev, 2018, 47(23): 8611 [15] Smith  M  K,  Mirica  K  A.  Self-organized  frameworks  on  textiles (SOFT): Conductive fabrics for simultaneous sensing, capture, and filtration of gases. J Am Chem Soc, 2017, 139(46): 16759 [16] Campbell M G, Liu S F, Swager T M, et al. Chemiresistive sensor arrays from conductive 2D metal-organic frameworks. J Am Chem Soc, 2015, 137(43): 13780 [17] Wu A Q, Wang W Q, Zhan H B, et al. Layer-by-layer assembled dual-ligand  conductive  MOF  nano-films  with  modulated chemiresistive sensitivity and selectivity. Nano Res, 2021, 14(2): 438 [18] Yao  M  S,  Lv  X  J,  Fu  Z  H,  et  al.  Layer-by-layer  assembled conductive  metal-organic  framework  nanofilms  for  room￾temperature  chemiresistive  sensing. Angewandte Chemie Int Ed, 2017, 56(52): 16510 [19] Hu  N,  Yang  Z,  Wang  Y,  et  al.  Ultrafast  and  sensitive  room temperature  NH3 gas  sensors  based  on  chemically  reduced [20] · 10 · 工程科学学报,第 44 卷,第 X 期
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